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    影响奥氏体转变速度的因素

    2018-12-12   来源:   点击数:9次 选择视力保护色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)   合适字体大小:
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       中国钢管信息港特别报道:实践得知,水淬火钢的冲击性能优于退火或正火钢的冲击性能,原因在于快冷阻止了渗碳体在晶界形成,并促使铁素体晶粒变细。
      
      许多钢材是在热轧状态下销售,轧制条件对冲击性能有很大影响。较低的终轧温度会降低冲击转变温度,增大冷却速度和促使铁素体晶粒变细,从而提高钢材韧性。厚板因冷却速度比薄板慢,铁素体晶粒比薄板粗大。所以,在同样的热处理条件下厚板比薄板更脆性。因此,热轧后常用正火处理以改善钢板性能。
      
      热轧也可生产各向异性钢和各种混合组织、珠光体带、夹杂晶界与轧制方向一致的定向韧性钢。珠光体带和拉长后的夹杂粗大分散成鳞片状,对夏比转变温度范围低温处的缺口韧性有很大影响。
      
      绝大多数合金元素加入低碳钢,是为了生产在某些环境温度下的固溶体硬化钢,提高晶格摩擦应力δi。但目前还不能仅用公式预测较低屈服应力,除非已知晶粒尺寸。虽然屈服应力的决定因素是正火温度和冷却速度,然而这种研究方法仍很重要,因为可以通过提高δi预测单个合金元素可降低韧性的范围。
      
      中国钢管信息港特别报道:铁素体钢的无塑性转变(NDT)温度和夏比转变温度的回归分析至今尚无报导,然而这些也仅限于加入单个合金元素对韧性影响的定性讨论。以下就几种合金元素对钢性能的影响作简要介绍。
      
      1、加热温度的影响
      
      随着加热温度的提高,奥氏体的形核速度、长大速度以及原子扩散能力的增大,使奥氏体的形成速度加大。
      
      2、加热速度的影响
      
      随着加热速度的加大,奥氏体形成过程的各个阶段移向更高的温度范围,加热速度越快,珠光体的过热度越大,转变的孕育期越短,转变所需的时间越短。
      
      3、钢的化学成份的影响
      
      ① 钢的含碳量的影响
      
      钢中的含碳量增高,则铁素体和渗碳体的相界面总量增多,碳的扩散能力增大;同时奥氏体中碳浓度越高,原子的扩散速度越快,则奥氏体的形核几率越大。
      
      ② 钢中合金元素的影响
      
      钢中的合金元素,不会改变钢加热时奥氏体化的一般进程,但合金元素对奥氏体的形核、长大、碳化物的溶解,以及奥氏体均匀化则有很大影响。
      
      4、钢的原始组织的影响
      
      钢的原始组织越细,碳化物的分散度越大、铁素体和渗碳体的片间距也越小,相界面越多,奥氏体形成速度越快。
      
      马氏体可分为板条状马氏体和片状马氏体,当奥氏体含碳量小于0.20%时,淬火组织马氏体为板条状。当奥氏体含碳量大于1.0%时为片状。
      
      贝氏体具有多种组织形态,根据其金相组织特征,大致可分为粒状贝氏体、上贝氏体(羽毛状)和下贝氏体(针状)。
      
      回火的第一阶段(≤250℃):淬火马氏体的分解;
      
      回火的第二阶段(200-300℃):残余奥氏体的转变;
      
      回火的第三阶段(250-400℃):碳化物类型的转变;
      
      回火的第四阶段(≥400℃):渗碳体的球化、粗化,铁素体的回复、再结晶。
      
      根据回火温度和对应的组织变化,可将淬火钢回火时的组织转变过程分为四个阶段:
      
      1、回火马氏体——淬火钢经过150-250℃回火,即形成回火马氏体组织。
      
      2、回火托氏体——淬火钢经过350-450℃回火后,即形成回火托氏体组织。
      
      3、回火索氏体——淬火钢经过500-650℃回火后,即形成回火索氏体。
      
      4、回火珠光体——淬火钢在650℃-A1温度范围内经较长时间回火后,即形成回火珠光体组织。
      
      热应力——钢在加热冷却时,表面和心部存在很大差异,使零件不同部位的热胀冷缩不均匀,便产生了内应力。这种由热胀冷缩不一致而产生的应力称为热应力。
      
      组织应力——零件在淬火冷却时,由于内外温差的存在,使零件表面与心部发生组织转变的时间与转变量有差异,致使内外比体积的变化不同,因而形成内应力。这种因组织转变所引起的内应力称为组织应力。
      
      铁素体-珠光体钢占钢总产量的绝大多数。它们通常是含碳量在0.05%~0.20%之间的铁-碳和为提高屈服强度及韧性而加入的其它少量合金元素的合金。
      
      中国钢管信息港特别报道:铁素体-珠光体的显微组织由BBC铁(铁素体)、0.01%C、可溶合金和Fe3C组成。在碳含量很低的碳钢中,渗碳体颗粒(碳化物)停留在铁素体晶粒边界和晶粒之中。但当碳含量高于0.02%时,绝大多数的Fe3C形成具有某些铁素体的片状结构,而称为珠光体,同时趋向于作为“晶粒”和球结(晶界析出物)分散在铁素体基体中。含碳量在0.10%~0.20%的低碳钢显微组织中,珠光体含量占10%~25%。
      
      尽管珠光体颗粒很坚硬,但却能非常广泛地分散在铁素体基体上,并且围绕铁素体轻松地变形。通常,铁素体的晶粒尺寸会随着珠光体含量的增加而减小。因为珠光体球结的形成和转化会妨碍铁素体晶粒长大。因此,珠光体会通过升高d-1/2(d为晶粒平均直径)而间接升高拉伸屈服应力δy。
      
      从断裂分析的观点看,在低碳钢中有两种含碳量范围的钢,其性能令人关注。一是,含碳量在0.03%以下,碳以珠光体球结的形式存在,对钢的韧性影响较小;二是,含碳量较高时,以球光体形式直接影响韧性和夏比曲线。中国钢管信息港特别报道
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